Raspberry Video Camera – Teil 9: Montage Kamera Modul

Im vorangegangenen Artikel hatte ich mein Konzept für ein wasserdichtes Kameragehäuse vorgestellt, heute geht es um den Einbau des Raspberry Pi Kamera Moduls. Die Frischaltebox, die ich als Gehäuse verwende, ist zwar weitgehend transparent, aber das reicht für gute Bilder nicht aus. Für die Kamera braucht es ein eigenes Sichtfenster und das muss natürlich gut abgedichtet werden, um das Gehäuse an sich wasserdicht zu halten. Man könnte natürlich in Erwägung ziehen, das Raspberry Pi Kamera Modul direkt mit der Objektiv-Öffnung in ein kleines Loch im Gehäuse zu kleben. Das würde vermutlich sogar funktionieren, hätte aber den Nachteil, dass die Kamera nicht einfach entnommen und wieder eingesetzt werden kann. Dafür braucht es eine etwas aufwändigere Lösung.


Zuerst aber wieder ein Oachkatzl-Video. Mehr davon gibts in meinem YouTube-Kanal.

Sichtfenster für die Kamera

Das Raspberry Pi Kamera Modul habe ich bereits ausgiebig in einem eigenen Artikel vorgestellt, so dass es hier nur um den Einbau des Kamera Moduls in das Gehäuse gehen soll. Klar ist, dass das Kameramodul wettergeschützt im Inneren des Kameragehäuses untergebracht werden muss und klar ist weiterhin, dass die Kamera ein Sichtfenster nach draußen braucht. Das kann zum Glück relativ klein gehalten werden, da die Objektivöffnung des Kameramoduls auch nur in etwa einen Millimeter Durchmesser hat.

Ich verwende als Sichtfenster eine kleine Glasscheibe, die ich mit Silikon innen hinter eine 16mm Bohrung im Gehäuse klebe. Das kann einfaches Fensterglas sein, vielleicht auch klares Plexi, nur sollte die Scheibe nicht zu dick werden.

Gute Erfahrungen habe ich mit Objektträgern für die Mikroskopie gemacht. Mikroskopiergläser sind üblicherweise 76 x 26mm groß, ca. 1mm dick, kratzer- und einschlussfrei und für optische Anwendungen gut geeignet.

Mit einem Glasschneider lässt sich durch einen einzigen Schnitt ein quadratisches Stück in der Größe 26 x 26mm abtrennen, das dann prima eine Bohrung von 16mm Durchmesser abdecken kann. Ich empfehle, die Glasscheibe innen im Gehäuse anzubringen. Das reduziert die Angriffsfläche für eindringende Feuchtigkeit auf den Umfang der 16mm Bohrung und die Scheibe ist dadurch, dass sie etwas nach hinten tritt, ein wenig besser vor Tropfwasser geschützt.

Sanitärsilikon ist der Klebstoff der Wahl, der die Gehäuseöffnung absolut wasserundurchlässig abdichtet.

Halter für das Kamera Modul

Das Konzept  des Kamera Modells 850 ist es, jederzeit alle Komponenten ohne Werkzeug aus dem Gehäuse entnehmen zu können, ohne dadurch die Dichtigkeit des Gehäuses zu gefährden. Das gilt erst recht für das Kameramodul, das man auf jeden Fall leicht ausbauen können muss, um an die Stellschrauben des Bewegungssensors zu kommen. Ich wähle hier eine ähnlich variable Befestigungslösung, wie bereits für den Raspberry Pi und den Spannungsregler. Wieder kommt ein Stück Kabelkanal zum Einsatz, diesmal allerdings eine etwas breitere Form mit den Abmessungen 40 x 15mm.

Davon wird ein 40mm langes Stück abgesägt und wir erhalten ein quadratisches Stück in der Größe von 40 x 40mm. Der Deckel wird später die Kamera tragen und ist auf dem Unterteil des Kabelkanals sehr leicht verschiebbar.

Nun kommt die Laubsäge zum Einsatz. Aus dem 40 x 40mm großen Kabelkanalunterteil wird mittig ein Quadrat von 27mm Kantenlänge ausgesägt und mit der Feile geglättet. Das ist geringfügig größer als die Glasscheibe und wird für diese quasi einen Rahmen bilden.

Im Kanaldeckel wird innen das Kameramodul befestigt. Dazu werden passend zu den vier Bohrungen auf der Kameraplatine, vier Plastikbolzen mit vier Plastikschrauben an den Deckel geschraubt. Dabei werden die Bolzen so positioniert, dass die Objektiv-Öffnung der Kamera genau mittig im Zentrum des Kabelkanals zu liegen kommt. Die Bolzenlänge wiederum ist so zu wählen, dass das Kameraobjektiv möglichst nah an die Glasscheibe heran kommt. Ein Millimeter Abstand zwischen Objektiv und Glasscheibe ist prima. Wir werden feststellen, dass die vier Bohrungen auf der Platine des Kameramoduls einen geringeren Durchmesser als die Bohrungen des Raspberry Pi haben. Die M2,5 Schrauben und Bolzen, die exakt zum Raspberry Pi passen, sind für das Kameramodul also zu groß. Das macht aber nichts, dem können wir leicht dadurch abhelfen, dass wir das Gewinde der vier Abstandsbolzen mit einer Schlüsselfeile abfeilen. Und zwar so weit, dass sich die Platine gerade eben bis zum Anschlag auf die vier Bolzen aufdrücken lässt. Die Spannung der vier Bolzen und die Reste der Gewinde sorgen dann bereits für einen festen Halt der Kamera auf den Bolzen. Falls nicht, hilft ein Tropfen Klebstoff.

Nun lässt sich die Kamera im Kabelkanaldeckel bereits gut über das Unterteil des Kanals schieben. Allerdings würde die Kamera nach unten aus der Halterung gleiten, wenn wir da nicht noch einen Stopp einbauen würden. Das passiert durch ein kleines Deckelchen, das oben auf den Halter des Kameramoduls geklebt wird und den Kamerahalter quasi nach oben verschließt. Dieses Deckelchen (im Bild vorne rechts) sägen und feilen wir ebenfalls aus einem Stück Kabelkanal. Es hat die Außenmaße des Kabelkanal-Unterteils und hält damit die Kamera in Position, sobald sie vollständig in den Halter eingeschoben ist. Das zweite Deckelchen (im Bild vorne links) ist dann aber nur noch reine Zierde. Es schließt die untere Öffnung ab und hat eine kleine Einfräsung als Auslass für das Flachbandkabel. Der untere Deckel kann aber auch weggelassen werden.

Einbau

Der Einbau  der Kamerahalterung erfolgt am besten vor Raspberry Pi und Spannungsregler, damit im Gehäuseinneren noch möglichst viel Platz ist, um mit einer Hand darin arbeiten zu können. Als erstes kleben wir das Unterteil der Kamerahalterung in die Box. Dabei achten wir darauf, dass die Führungsschienen senkrecht verlaufen, damit wir später die Kamera von oben darüber schieben können. Die Gehäusebohrung soll möglichst zentriert innerhalb des ausgesägten Rahmens liegen, damit dann auch das Kameraobjektiv mittig durch das Loch schaut. Als Klebstoff bietet sich wieder Sanitärsilikon an, wobei wir darauf achten, dass nicht zu viel Silikon in den inneren Bereich quillt, der für die Glasscheibe vorgesehen ist. Hier also überschüssiges Silikon gleich entfernen.

Wenn der Rahmen fest sitzt, also bei Silikon eher am nächsten Tag, kommt die Glasscheibe dran. Deren Position ist durch den eingeklebten Rahmen bereits grob vorgegeben, hier geht es jetzt vor allem um Dichtigkeit. Es kann hilfreich sein, die Glasscheibe auf beiden Seiten abzukleben, zumindest spart das dann später mühsames Entfernen von Silikon, wenn es beim Einkleben nicht ganz so sauber zugeht. Auf die Innenseite des Glases kann ein selbstklebendes Papierquadrat 24 x 24mm aufgeklebt werden und auf die Außenseite ein Kreis mit 14mm Durchmesser.

Jetzt tragen wir innen im Gehäuse um die Bohrung herum reichlich Silikon auf und drücken dann die Glasscheibe hinein. Das Silikon soll ruhig innen und außen an den Rändern austreten – Hauptsache es dichtet alle Seiten gut ab. Außen verstreichen wir den Rand der Bohrung gleichmäßig, innen brauchen wir nur grob überquellendes Silikon zu entfernen.

Sobald das Silikon fest ist, entfernen wir die aufgeklebten Schutzfolien und reinigen das Glas gegebenenfalls innen und außen nach. Dann kann innen die Kamera eingeschoben werden, sie sollte mittig hinter der Bohrung zu stehen kommen. Das Flachbandkabel wird unten nach hinten geführt und an den Cameraport des Raspberry Pi angeschlossen. Besser ist es allerdings zum Anschluss des Flachbandkabels den Pi und die Kamera aus dem Gehäuse zu entnehmen und das in Ruhe am Schreibtisch zu machen, damit das Kabel nicht verkantet wird. Dann lassen sich Raspberry Pi und Kamera leicht zurück in ihre Halterungen schieben.

Der beschriebene Kamerahalter ist zwar billig, weil nur ein Stück Kabelkanal zum Einsatz kommt, die Fertigung ist aber durchaus aufwändig. Da sitzt man schon eine Weile mit Laubsäge und Feile dran. Wobei die Bearbeitung eines solch weichen Kunststoffs leicht und schnell von der Hand geht und auch Spaß macht. Aber andere – weniger aufwendigere Lösungen sind natürlich denkbar. Wichtig bleibt nur, dass das Kamerafenster gut abgedichtet wird, um den Innenraum des Gehäuses trocken zu halten.

 


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